KR102383736B1 - 크레인 레일기초 일체형 케이슨 및 시공 방법 - Google Patents

크레인 레일기초 일체형 케이슨 및 시공 방법 Download PDF

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KR102383736B1
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박창범
최문규
고광오
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현대건설주식회사
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Abstract

본 발명은 크레인 레일기초 일체형 케이슨 및 시공 방법에 관한 것이다. 이를 위하여, 상방은 개방되고 측면은 격벽에 의해 규정되는 공간인 격실을 포함하는 벽체; 벽체의 상부에 구성되고, 케이슨 구조물의 길이방향으로 연장되며, 횡단면이 'ㄷ'자 형상으로 구성되는 ㄷ자 단면 철근; 및 ㄷ자 단면 철근의 상부에 강결합되고, 크레인이 이동할 수 있도록 크레인 차륜부가 안착되는 레일기초부;가 제공될 수 있다.

Description

크레인 레일기초 일체형 케이슨 및 시공 방법{Crane rail foundation integrated caisson and construction method}
본 발명은 크레인 레일기초 일체형 케이슨 및 시공 방법에 관한 것이다.
항만 하역 시스템은 항만 내의 물류흐름을 구성하는 요소로 구성되며, 안벽, 하역장비, 장치장, 게이트 등으로 구성되며, 하역장비의 경우에는 안벽장비, 이송장비, 야드장비 등으로 구성될 수 있다. 이러한 장비의 기능을 기초로 하여 일반적인 항만은 안벽영역, 야드영역, 게이트영역으로 나누어지며, 각 영역별로 컨테이너의 반입 및 반출이 이루어진다.
이때, 안벽은 선박이 항만에 입항한 후 컨테이너를 하역하기 위하여 선박이 육상측과 최초로 연계되는 기반시설물을 의미한다. 야드는 본선 및 반출입 컨테이너를 적재 및 보관하는 장소이고, 게이트는 외부 트럭이 컨테이너 터미널에 진출입하기 위해 필수적으로 통과해야 하는 장소로서 컨테이너를 실은 외부 차량의 진출입을 통제하는 보안구역의 시작점이다. 안벽장비는 부두에서 가장 먼저 눈에 보이는 안벽 크레인(Quayside Crane) 등의 크레인이며, 선박 위에 붐(Boom)을 드리우고 컨테이너를 적하(積荷)하거나 양하(揚荷)하는 장비이다. 안벽 크레인(Quayside Crane)은 컨테이너 터미널에서 컨테이너 크레인(Container Crane), 갠트리 크레인(Gantry Crane), STS(Ship to Shore Crane)이라고 불리운다. 선박이 안벽에 접안을 하게 되면 야드로 이송할 차량에 컨테이너를 적하하거나 양하하는 역할을 담당한다. 이송장비는 본선에서 하역된 컨테이너를 야드로 이송하거나 수출할 컨테이너를 선박에 적재할 때 사용되며, 본선 작업 시에는 안벽장비, 야드 작업 시에는 야드장비와 연계되어 수행된다. 야드장비는 터미널의 내외부 이송장비를 통해 선박에서 하역된 컨테이너나 선박에 적재할 컨테이너, 외부로 반출/반입할 커네이너를 일시적으로 적재 및 보관할 때 사용하는 장비이다. 도 1은 선박이 항만에 접안한 상태를 도시한 안벽영역의 모식도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 선박이 항만의 안벽에 근접하여 정박하고, 안벽 상부에 설치된 안벽크레인을 이용하여 컨테이너를 적하하거나 양하하게 된다.
본선하역의 물류흐름은 총 3단계로 나누어진다. 도 2는 본선하역 물류 흐름을 도시한 모식도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 1단계로 안벽영역에서는 선박이 안벽에 접안을 하게 되고, 2단계에서는 안벽장비를 통해 안벽작업영역에 대기하고 있는 이송장비(터미널 내부 트럭)에 컨테이너 양적하 작업을 수행하게 된다. 3단계에서는 이송장비의 컨테이너 작업 완료 이후 야드장비와의 연계작업을 통해 야드에 적재 또는 인출작업을 수행한다.
안벽 크레인이 선박에 실린 컨테이너를 싣거나 내리는 것을 본선작업(Vessel Operation)이라고 한다. 적하와 양하작업은 같은 방식으로 이뤄지며 순서만 다르다. 선박이 부두에 도착하면 안벽 크레인은 상부에 설치된 트롤리(Trolley) 레일을 따라 스프레더(Spreader·컨테이너를 잡는 손과 같은 역할을 하는 장치)를 이동해 컨테이너를 집어 올린다. 이후 육상으로 돌아와 야드 트랙터 등에 컨테이너를 실어 주는 것으로 양하작업을 마무리한다.
안벽 크레인은 주로 컨테이너 전용부두에 설치돼 있다. 컨테이너 터미널 하역 장비 중 가장 기본이면서 항만의 하역능력을 결정하는 핵심장비이다. 2020년 현재 우리나라에는 안벽 크레인 187대가 운영 중이다. 이중 부산항 북항에 51대, 신항에 67대 등 모두 118대가 부산항에 설치됐다. 현재 부산항 안벽 크레인은 모두 사람이 크레인 상부 운전실에 앉아 직접 조종하는 유인방식이다.
대한민국 등록특허 10-0505089, 케이슨 및 엘형 선반식 혼용안벽, 남영건설(주) 대한민국 등록특허 10-2152085, 오픈 셀 케이슨 구조물 및 시공 방법, 한국해양과학기술원 대한민국 공개특허 10-2020-0123977, 선박식 강관널말뚝 안벽보강방법 및 이를 이용한 안벽보강구조, 한국조선해양 주식회사, 주식회사 대영엔지니어링, 현대중공업 주식회사
항만 시공 시, 안벽크레인의 레일기초는 안벽과 별도로 시공되고 있었고, 레일기초의 일측은 안벽을 구성하는 케이슨의 상측에 시공되며, 레일기초의 타측은 케이슨 후면부의 배후지 상측에 시공되었다. 도 3은 기존의 케이슨 및 레일기초 시공에 의해 발생되는 부등침하를 도시한 모식도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 이러한 기존의 안벽용 케이슨 및 레일기초의 시공방법은 레일기초를 강관파일 등으로 케이슨 후면부 Apron에 설치 후 안벽크레인을 탑재하여 상부 하중 작용 시에 케이슨 전면과 후면의 지지력 편차로 인하여 부등침하가 발생되는 문제가 있었다.
또한, 도 4는 기존의 케이슨 및 레일기초 시공에 의해 발생되는 필터매트 손상을 도시한 모식도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 기존에는 케이슨 후면부 Apron에 레일기초를 시공함으로써, 케이슨 뒷채움재 시공 후 강관파일 설치 시 뒷채움재 내 필터매트의 손상 우려가 발생되는 문제가 있었다.
또한, 기존의 공정에서는 안벽크레인 레일기초를 케이슨과 별도로 시공함으로써 시공 난이도가 상승하게 되고 공기가 증가되어 품질이 저하되는 문제가 있었다. 또한, 케이슨 상부와 안벽크레인 레일기초의 콘크리트 두께 차이로 인하여 온도 응력이 발생하고, 이에 의한 온도 균열이 발생하는 문제가 있었다.
또한, 도 5는 기존의 케이슨 및 레일기초 시공에 의해 발생되는 배후지 침하를 도시한 모식도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 기존의 방식에서는 안벽용 케이슨 후면부와 배후지의 접합면에서 침하가 발생되는 문제가 있었다. 나아가, 소폭으로 시공되는 기존의 안벽용 케이슨은 유수실이 없기 때문에 반사파가 크게 발생되는 문제가 있었다. 이러한 문제는 항내 정온도 확보에 불리하여 컨테이너 하역 작업의 효율이 저하되는 문제가 발생되었다.
따라서, 본 발명의 목적은, 별도의 레일기초 시공 없이 안벽크레인 레일기초를 케이슨 상부에 일체화 시공하여 레일기초 별도시공에 따른 부등침하를 방지하고, 케이슨과 일체화 거동으로 크레인의 안전성을 확보할 수 있는, 크레인 레일기초 일체형 케이슨 및 시공 방법을 제공하는 데에 있다.
이하 본 발명의 목적을 달성하기 위한 구체적 수단에 대하여 설명한다.
본 발명의 목적은, 기초사석에 의해 해저에 형성된 마운드 상부에 거치되어 안벽을 형성하는 케이슨 구조물로서, 상방은 개방되고 측면은 격벽에 의해 규정되는 공간인 격실을 포함하는 벽체; 상기 벽체의 상부에 구성되고, 상기 케이슨 구조물의 길이방향으로 연장되며, 횡단면이 'ㄷ'자 형상으로 구성되는 ㄷ자 단면 철근; 및 상기 ㄷ자 단면 철근의 상부에 강결합되고, 크레인이 이동할 수 있도록 크레인 차륜부가 안착되는 레일기초부; 를 포함하고, 상기 ㄷ자 단면 철근과 상기 레일기초부의 강결합에 의해 상기 레일기초부가 일체형으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 크레인 레일기초 일체형 케이슨을 제공하여 달성될 수 있다.
또한, 상기 ㄷ자 단면 철근은, 상기 벽체의 상부의 해측 방향 끝단에 구성되는 전방 ㄷ자 단면 철근 및 상기 벽체의 상부의 육측 방향 끝단에 구성되는 후방 ㄷ자 단면 철근을 포함하고, 상기 레일기초부는 상기 전방 ㄷ자 단면 철근의 상부에 강결합되는 전방 레일기초부 및 상기 후방 ㄷ자 단면 철근의 상부에 강결합되는 후방 레일기초부를 포함하며, 상기 크레인 차륜부 중 해측 방향 차륜부는 상기 전방 레일기초부에서 구동되고, 상기 크레인 차륜부 중 육측 방향 차륜부는 상기 후방 레일기초부에서 구동되고, 상기 후방 레일기초부는 상기 케이슨 구조물의 후면부 매립지가 아닌 상기 케이슨 구조물의 상부에 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 ㄷ자 단면 철근의 횡단면에서 열려있는 부분은 상기 케이슨 구조물의 중심부를 향하도록 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 케이슨 구조물의 후면부에서 육측 방향으로 연장되는 판 형상의 콘크리트 슬래브인 어프로치 슬래브;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 목적은, 크레인 레일기초 일체형 케이슨의 시공방법으로서, 육상의 케이슨 제작장에서 저판을 제작하고, 제작된 저판 위에 슬립폼 방식(Slip Form) 또는 강재거푸집 방식(Gang Form)으로 상기 크레인 레일기초 일체형 케이슨의 일구성인 벽체를 제작하는 벽체 제작 단계; 면 고르기 및 다짐 작업이 완료된 사석기초에 근고블록을 거치하여 케이슨 설치 위치를 정밀하게 설정한 후, 상기 벽체의 내부에 물을 주입해 상기 벽체를 상기 케이슨 설치 위치의 정위치에 거치하는 케이슨 거치 단계; 상기 벽체의 격실에 속채움을 실시하여 상기 벽체의 거치를 완료하는 속채움 단계; 상기 벽체의 상부에 상기 크레인 레일기초 일체형 케이슨의 일구성인 ㄷ자 단면 철근을 설치하는 ㄷ자 단면 철근 배근 단계; 상기 ㄷ자 단면 철근이 설치된 상기 벽체의 상부에 상치 콘크리트를 타설하는 상치 콘크리트 타설 단계; 및 상기 ㄷ자 단면 철근의 상부에 크레인레일을 강결합하고 레일기초 콘크리트를 타설하여 상기 크레인 레일기초 일체형 케이슨의 일구성인 레일기초부를 시공하는 레일기초부 시공 단계;를 포함하는, 크레인 레일기초 일체형 케이슨의 시공방법을 제공하여 달성될 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면 이하와 같은 효과가 있다.
첫째, 본 발명의 일실시예에 따르면, 레일기초가 케이슨 후면부 Apron에 설치되지 않고 케이슨 상부에 모두 설치되므로, 상부 하중 작용 시에 케이슨 전면과 후면의 지지력 편차로 인하여 부등침하가 발생되는 문제가 해소되는 효과가 발생된다.
둘째, 본 발명의 일실시예에 따르면, 레일기초가 케이슨 후면부 Apron에 설치되지 않고 케이슨 상부에 모두 설치되므로, 케이슨 뒷채움재 시공 후 강관파일 설치 시 뒷채움재 내 필터매트의 손상 우려가 발생되는 문제가 해소되는 효과가 발생된다.
셋째, 본 발명의 일실시예에 따르면, 안벽크레인 레일기초가 케이슨과 함께 시공됨으로써 시공 난이도가 저감되고 공기가 저감되어 품질이 향상되는 효과가 발생된다.
넷째, 본 발명의 일실시예에 따르면, 케이슨 상부와 안벽크레인 레일기초를 강결합함으로써 케이슨과 상치를 일체화하여 온도응력이 제어되고 온도균열이 방지되는 효과가 발생된다.
다섯째, 본 발명의 일실시예에 따르면, 안벽용 케이슨 후면부에 어프로치 슬래브를 구성함으로써, 안벽용 케이슨 후면부와 배후지의 접합면에서의 침하가 방지되는 효과가 있다.
여섯째, 본 발명의 일실시예에 따르면, 해측 및 육측 크레인 레일기초가 케이슨 상부에 구성되어 케이슨의 길이와 폭을 늘린 광폭 케이슨이 적용 가능해짐으로써, 케이슨 자체 안정성을 증대시키고, 유수실을 반영하여 반사파 저감으로 항내 정온도 확보에 유리하도록 구성되는 효과가 있다. 케이슨 상부에 레일기초 일부만 구성되는 기존의 소폭 케이슨과 달리, 케이슨 상부에 레일기초가 모두 구성되는 광폭 케이슨의 경우에는 속채움재가 케이슨 격실 전체를 채우지 않아도 되므로 유수실을 반영할 수 있게 된다.
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 선박이 항만에 접안한 상태를 도시한 안벽영역의 모식도,
도 2는 본선하역 물류 흐름을 도시한 모식도,
도 3은 기존의 케이슨 및 레일기초 시공에 의해 발생되는 부등침하를 도시한 모식도,
도 4는 기존의 케이슨 및 레일기초 시공에 의해 발생되는 필터매트 손상을 도시한 모식도,
도 5는 기존의 케이슨 및 레일기초 시공에 의해 발생되는 배후지 침하를 도시한 모식도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 크레인 레일기초 일체형 케이슨(1)을 도시한 모식도,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 크레인 레일기초 일체형 케이슨의 상부를 도시한 모식도,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 레일기초부(30)를 도시한 모식도,
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 크레인 레일기초 일체형 케이슨에 크레인이 설치된 것을 도시한 모식도,
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 크레인 레일기초 일체형 케이슨의 시공방법을 도시한 흐름도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작원리를 상세하게 설명함에 있어서 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 특정 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 특정 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
크레인 레일기초 일체형 케이슨
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 크레인 레일기초 일체형 케이슨(1)을 도시한 모식도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 크레인 레일기초 일체형 케이슨(1)은 벽체, 격실, 덮개 콘크리트, 상치 콘크리트, ㄷ자 단면 철근, 레일기초부, 어프로치 슬래브, 완충부, 계선주를 포함할 수 있다.
벽체(10)는 기초사석(100)에 의해 해저에 형성된 마운드(mound) 상부에 거치되는 육면체 구조물로서, 상방으로는 개방되고 측면은 격벽(11)에 의해 적어도 일부가 폐쇄되는 복수개의 격실(12)을 구성하는 요소이다. 격벽(11)에 의해 구분되는 격실(12)에는 사석, 자갈, 모래, 해수 등이 채워질 수 있고, 격실(12)의 상부를 폐쇄하는 덮개부(20)에 의해 격실(12)에 채워진 사석, 자갈, 모래, 해수의 유실이 방지될 수 있다.
벽체(10)의 해측 방향인 전면부의 격실(12)은 유수실(120)을 포함할 수 있다. 유수실(120)은 입수된 파도를 소파하는 역할을 수행한다. 유수실(120)에서 해측 방향의 전면부는 소파기둥이 일정한 간격으로 배열되어 해양으로부터 입수된 파도가 소파기둥에 부딪히면서 1차로 소파되고, 소파된 파도는 유수실(120)에 입사하여 2차로 소파된다. 또한, 유수실(120)의 상부에 구성되는 덮개부(20)에는 입수된 파도의 파압을 경감시키기 위하여 입수된 해수가 상기 소파실 상판을 통해 상기 상치 콘크리트의 상부로 배출되는 에어홀이 구성되어 유수실(120)의 소파 기능 및 해수 입수 기능을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 케이슨을 광폭으로 구성할 수 있게 되기 때문에 케이슨 격실 전체에 속채움재를 채우지 않아도 되어 기존의 케이슨에 비해 유수실을 더 넓게 반영할 수 있게 되는 효과가 발생된다. 이러한 더욱 넓은 면적의 유수실 반영에 의해 반사파 저감 효과가 발생되며, 이에 의해 항내 정온도 확보가 가능하여 하역 작업 효율이 증대되는 효과가 발생된다.
완충부(13)는 벽체(10)의 해측 방향 전면부에 구성되는 완충장치로서, 선박이 안벽에 접안하였을 때 손상을 방지해주는 구성이다.
계선주(14)는 선박 접안시 계류용 밧줄을 걸기 위한 기둥으로, 선좌 양측에 설치된 직주(直柱)와 그사이에 보조용이나 소형선박을 위한 머리를 굽힌 곡주(曲柱)가 있다. 대형인 것은 대개 주강으로 만드며 소형인 것은 주철, 강판, 철근 콘크리트 등으로 구성된다. 계선주의 크기는 대상 선박의 견인력에 따라 다르고, mooring post 직주와 같은 대형 계선주. bollard 쌍원주, 곡주와 같은 중형의 계선주. bitt 소형의 계선주 등으로 분류될 수 있다.
덮개부(20)는 벽체(10)의 상부에 구성되어 벽체(10)의 격실(12)을 폐쇄하는 구성이며, ㄷ자 단면 철근(21), 상치 콘크리트(23), 덮개 콘크리트(22), 레일기초부(30)를 포함할 수 있다. 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 크레인 레일기초 일체형 케이슨의 상부를 도시한 모식도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 덮개부(20)는 ㄷ자 단면 철근(21), 상치 콘크리트(23), 덮개 콘크리트(22), 레일기초부(30)를 포함할 수 있다.
ㄷ자 단면 철근(21)은 레일기초부(30) 하방에 구성되어 덮개부(20)의 뼈대를 구성하는 철근으로서, 길이방향의 횡방향으로의 단면(이하 횡단면)이 'ㄷ'자 형상 또는 누워있는 'H'자 형상으로 구성되어 레일기초 길이방향과 평행한 방향(케이슨 길이방향)으로 연장되며, 벽체(10) 상부의 해측 방향 단부(전방 ㄷ자 단면 철근) 및/또는 육측 방향 단부(후방 ㄷ자 단면 철근)에 구성될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 레일기초부(30)는 전방 ㄷ자 단면 철근의 상부에 강결합되는 전방 레일기초부 및 후방 ㄷ자 단면 철근의 상부에 강결합되는 후방 레일기초부를 포함할 수 있고, 크레인 차륜부 중 해측 방향 차륜부는 전방 레일기초부에서 구동되고, 크레인 차륜부 중 육측 방향 차륜부는 후방 레일기초부에서 구동되도록 구성될 수 있다. 즉, 본 발명의 일실시예에 따른 후방 레일기초부는 케이슨 구조물의 후면부 매립지(배후지)가 아닌 케이슨 구조물의 상부에 구성된다.
또한, ㄷ자 단면 철근(21)의 횡단면에서 열려있는 부분이 벽체(10)의 중심부를 향하도록 구성될 수 있고, 전방 ㄷ자 단면 철근과 후방 ㄷ자 단면 철근이 서로 마주보도록 구성되어 형성되는 내부 공간에는 토사와 같은 속채움재가 시공될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 ㄷ자 단면 철근(21)에 의하면, 콘크리트 접촉 면적 및 철근 사용량 고려할 때 효율성이 확보되는 동시에 레일기초부(30)와의 강결합에 의해 안벽 기초의 부등침하 문제, 뒷채움재 필터매트 손상 문제, 크레인 레일기초 별도 시공에 의한 시공 난이도 상승 문제 등이 방지되고 해소되는 효과가 발생된다.
덮개 콘크리트(22)는 격실(12)의 상부를 폐쇄하는 콘크리트로서, 유수실(120) 상부를 폐쇄하는 덮개 콘크리트(22)의 경우에는 적어도 하나 이상의 에어홀이 구성될 수 있다.
상치 콘크리트(23)는 ㄷ자 단면 철근(21)을 뼈대로 하여 케이슨 상부에 타설하여 형성되는 콘크리트이다. 상치 콘크리트(23)가 크레인 레일기초 일체형 케이슨(1)의 상부를 따라 형성됨에 의해 항만의 경계를 이루게 된다.
레일기초부(30)와 관련하여, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 레일기초부(30)를 도시한 모식도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 레일기초부(30)는 크레인(300)의 레일기초를 구성하는 요소로서 ㄷ자 단면 철근(21)의 상부에 구성되며, 크레인(300)이 이동할 수 있도록 ㄷ자 단면 철근(21) 상부에 볼트 등으로 강결합되는 크레인레일(31), 레일기초부(30)를 구성하는 레일기초 콘크리트(32) 및 무수축 몰탈부(33)를 포함할 수 있다. 이때, 크레인레일(31)과 ㄷ자 단면 철근(21)의 강결합은 Single Clamp 방식, Double Clamp 방식 등으로 구성될 수 있다. 바람직하게는, 레일기초부(30)는 ㄷ자 단면 철근(21)에서 수직방향 철근의 상부에 강결합되어 추가적인 지지력을 확보할 수 있다.
크레인레일(31)은 일반적인 크레인레일과 같이 H빔 형상으로 구성되어, 크레인레일(31) 상에 크레인(300)의 차륜부가 구동하게 되는 구성이다. 레일기초 콘크리트(32)는 레일기초부(30)의 구성을 위해 타설되는 콘크리트를 의미한다. 무수축 몰탈부(33)는 크레인레일(31)의 볼트매입을 통해 높이를 조정한 후 레일기초 콘크리트(32) 상부와 크레인레일(31)의 사이 공간에 시공되는 마감층으로서, 무수축 폴리머 시공을 통하여 크레인레일(31)의 높이가 안정적으로 유지되도록 시공될 수 있다.
이러한 레일기초부(30)의 시공은, ㄷ자 단면 철근(21)에 크레인레일(31)의 볼트를 매입하여 레일기초 콘크리트(32)를 타설한 뒤, 매입된 볼트에 크레인레일(31)을 결합하면서 크레인레일(31)의 높이를 조정하고 레일기초 콘크리트(32)와 크레인레일(31)의 사이 공간에 무수축 몰탈(33)을 시공하도록 구성될 수 있다.
어프로치 슬래브(40)는 벽체(10)의 후면부에서 레일기초 길이방향의 횡방향인 육측 방향으로 연장되는 판 형상의 콘크리트 슬래브(Concrete Slab)를 의미한다. 본 발명의 일실시예에 따른 어프로치 슬래브(40)는 후방연장 철근(41)을 뼈대로 하여 콘크리트 타설되어 시공되며, 후방연장 철근(41)은 ㄷ자 단면 철근(21) 중 후방 ㄷ자 단면 철근에 강결합되어 연장될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 안벽용 케이슨 후면부에 어프로치 슬래브를 구성함으로써, 안벽용 케이슨 후면부와 배후지의 접합면에서의 침하가 방지되는 효과가 있다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 어프로치 슬래브(40)는 ㄷ자 단면 철근(21)의 구성에 의해 유의미한 지지력을 가지게 되는 효과가 발생된다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 크레인 레일기초 일체형 케이슨에 크레인이 설치된 것을 도시한 모식도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 크레인 레일기초 일체형 케이슨(1)에 따르면, 크레인(300)의 차륜부(해측 방향 차륜부 및 육측 방향 차륜부)가 구동되는 레일기초부(30)가 모두 케이슨 상부에 위치하여 크레인(300)의 하중을 케이슨이 온전히 지지하게 되고, 크레인(300)의 하중이 케이슨 후면부 매립지에 직접적으로 작용되지 않게 구성된다.
이에 따르면, 레일기초가 케이슨 후면부 Apron에 설치되지 않고 케이슨 상부에 모두 설치되므로, 상부 하중 작용 시에 케이슨 전면과 후면의 지지력 편차로 인하여 부등침하가 발생되는 문제가 해소되는 효과가 발생된다. 또한, 레일기초가 케이슨 후면부 Apron에 설치되지 않고 케이슨 상부에 모두 설치되므로, 케이슨 뒷채움재 시공 후 강관파일 설치 시 뒷채움재 내 필터매트의 손상 우려가 발생되는 문제가 해소되는 효과가 발생된다. 또한, 안벽크레인 레일기초가 케이슨과 함께 시공됨으로써 시공 난이도가 저감되고 공기가 저감되어 품질이 향상되는 효과가 발생된다. 또한, 케이슨 상부와 안벽크레인 레일기초를 강결합함으로써 케이슨과 상치를 일체화하여 온도응력이 제어되고 온도균열이 방지되는 효과가 발생된다. 또한, 안벽용 케이슨 후면부에 어프로치 슬래브를 구성함으로써, 안벽용 케이슨 후면부와 배후지의 접합면에서의 침하가 방지되는 효과가 있다. 또한, 해측 및 육측 크레인 레일기초가 케이슨 상부에 구성되어 케이슨의 길이와 폭을 늘린 광폭 케이슨이 적용 가능해짐으로써, 케이슨 자체 안정성을 증대시키고, 유수실을 반영하여 반사파 저감으로 항내 정온도 확보에 유리하도록 구성되는 효과가 있다. 케이슨 상부에 레일기초 일부만 구성되는 기존의 소폭 케이슨과 달리, 케이슨 상부에 레일기초가 모두 구성되는 광폭 케이슨의 경우에는 속채움재가 케이슨 격실 전체를 채우지 않아도 되므로 유수실을 반영할 수 있게 된다.
크레인 레일기초 일체형 케이슨의 시공방법
크레인 레일기초 일체형 케이슨의 시공방법과 관련하여, 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 크레인 레일기초 일체형 케이슨의 시공방법을 도시한 흐름도이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 크레인 레일기초 일체형 케이슨의 시공방법은 저판 제작 단계(S10), 벽체 제작 단계(S11), 케이슨 선적 및 인양단계(S12), 케이슨 거치 단계(S13), 속채움 단계(S14), 덮개 콘크리트 설치 단계(S15), ㄷ자 단면 철근 배근 단계(S16), 상치 콘크리트 타설 단계(S17), 레일기초부 시공 단계(S18), 크레인 설치 단계(S19)를 포함할 수 있다.
저판 제작 단계(S10)는 육상의 케이슨 제작장에서 케이슨의 하부기초를 제작하는 단계이다.
벽체 제작 단계(S11)는 S10에서 제작된 저판 위에 슬립폼 방식(Slip Form) 또는 강재거푸집 방식(Gang Form)으로 벽체(10)를 제작하는 단계이다. 슬립폼 방식(Slip Form)은 거푸집을 연속적으로 이동하면서 콘크리트 하부에서 상부로 점진적 양생하는 방식이고, 강재거푸집 방식(Gang Form)은 기초 철근 및 거푸집 조립, 콘크리트 타설, 헌치부 철근 및 거푸집 조립, 콘크리트 타설, 벽체 철근 및 거푸집 조립, 콘크리트 타설, 들고리 설치, 콘크리트 양생 후 제작완료하는 방식이다.
케이슨 선적 및 인양 단계(S12)는 벽체(10)가 완성된 케이슨을 DCL선이나 FD선 선적하여 예인선으로 케이슨 거치 장소까지 이동시키는 단계이다.
케이슨 거치 단계(S13)는 면 고르기 및 다짐 작업이 완료된 사석기초에 근고블록을 거치하여 케이슨 설치 위치를 정밀하게 설정한 후 케이슨 내부에 물을 주입해 케이슨을 정위치에 거치하는 단계이다.
속채움 단계(S14)는 케이슨 내부 격실에 속채움을 실시하여 케이슨 거치를 완료하는 단계이다.
덮개 콘크리트 설치 단계(S15)는 유수실 등의 격실 상부를 폐쇄하는 덮개 콘크리트를 설치하는 단계이다.
ㄷ자 단면 철근 배근 단계(S16)는 설치된 덮개 콘크리트 위에 ㄷ자 단면 철근(21)을 설치하는 단계이다.
상치 콘크리트 타설 단계(S17)는 덮개 콘크리트 및 ㄷ자 단면 철근이 설치된 케이슨 상부에 상치 콘크리트를 타설하는 단계이다. 이때, 레일기초부(30)의 시공 위치는 제외하고 상치 콘크리트를 시공할 수 있다.
레일기초부 시공 단계(S18)는 ㄷ자 단면 철근(21)에 크레인레일(31)의 볼트를 매입하여 레일기초 콘크리트(32)를 타설한 뒤, 매입된 볼트에 크레인레일(31)을 결합하면서 크레인레일(31)의 높이를 조정하고 레일기초 콘크리트(32)와 크레인레일(31)의 사이 공간에 무수축 몰탈(33)을 시공하는 단계이다.
크레인 설치 단계(S19)는 설치된 레일기초부(30)에 크레인(300)의 차륜부를 거치하여 크레인(300)을 설치하는 단계이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
1: 크레인 레일기초 일체형 케이슨
10: 벽체
11: 격벽
12: 격실
13: 완충부
14: 계선주
20: 덮개부
21: ㄷ자 단면 철근
22: 덮개 콘크리트
23: 상치 콘크리트
30: 레일기초부
31: 크레인레일
32: 레일기초 콘크리트
33: 무수축 몰탈
40: 어프로치 슬래브
41: 후방연장 철근
300: 크레인

Claims (6)

  1. 기초사석에 의해 해저에 형성된 마운드 상부에 거치되어 안벽을 형성하는 케이슨 구조물로서,
    상방은 개방되고 측면은 격벽에 의해 규정되는 공간인 격실을 포함하는 벽체; 및
    상기 벽체의 상부에 구성되고, 크레인이 이동할 수 있도록 크레인 차륜부가 안착되는 레일기초부;
    를 포함하고,
    상기 레일기초부는 상기 벽체의 상부의 해측 방향 단부에 구성되는 전방 레일기초부 및 상기 벽체의 상부의 육측 방향 단부에 구성되는 후방 레일기초부를 포함하며,
    상기 크레인 차륜부 중 해측 방향 차륜부는 상기 전방 레일기초부에서 구동되고, 상기 크레인 차륜부 중 육측 방향 차륜부는 상기 후방 레일기초부에서 구동되고,
    상기 후방 레일기초부는 상기 케이슨 구조물의 후면부 매립지가 아닌 상기 케이슨 구조물의 상부에 구성되며,
    상기 벽체의 상부에 구성되고, 상기 케이슨 구조물의 길이방향으로 연장되며, 횡단면이 'ㄷ'자 형상으로 구성되는 ㄷ자 단면 철근;을 더 포함하며,
    상기 레일기초부는, 상기 ㄷ자 단면 철근의 상부에 강결합되고,
    상기 ㄷ자 단면 철근은, 상기 벽체의 상부의 해측 방향 단부에 구성되는 전방 ㄷ자 단면 철근 및 상기 벽체의 상부의 육측 방향 단부에 구성되는 후방 ㄷ자 단면 철근을 포함하고,
    상기 전방 레일기초부는 상기 전방 ㄷ자 단면 철근의 상부에 강결합되고, 상기 후방 레일기초부는 상기 후방 ㄷ자 단면 철근의 상부에 강결합되며,
    상기 ㄷ자 단면 철근과 상기 레일기초부의 강결합에 의해 상기 벽체와 상기 레일기초부가 일체형으로 구성되는 것을 특징으로 하는,
    크레인 레일기초 일체형 케이슨.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 ㄷ자 단면 철근의 횡단면에서 열려있는 부분은 상기 케이슨 구조물의 중심부를 향하도록 구성되는 것을 특징으로 하는,
    크레인 레일기초 일체형 케이슨.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 레일기초부는 상기 ㄷ자 단면 철근의 수직방향 철근의 상부에 강결합되는 것을 특징으로 하는,
    크레인 레일기초 일체형 케이슨.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 케이슨 구조물의 후면부에서 육측 방향으로 연장되는 판 형상의 콘크리트 슬래브인 어프로치 슬래브;
    를 더 포함하는,
    크레인 레일기초 일체형 케이슨.
  5. 제1항에 따른 크레인 레일기초 일체형 케이슨의 시공방법으로서,
    케이슨 제작장에서 저판을 제작하고, 제작된 저판 위에 상기 크레인 레일기초 일체형 케이슨의 일구성인 벽체를 제작하는 벽체 제작 단계;
    면 고르기 및 다짐 작업이 완료된 사석기초에 근고블록을 거치하여 케이슨 설치 위치를 설정한 후, 상기 벽체의 내부에 물을 주입해 상기 저판 및 상기 벽체를 상기 케이슨 설치 위치의 정위치에 거치하는 케이슨 거치 단계;
    상기 벽체의 격실에 속채움을 실시하여 상기 벽체의 거치를 완료하는 속채움 단계;
    상기 벽체의 상부에 상기 크레인 레일기초 일체형 케이슨의 일구성인 ㄷ자 단면 철근을 설치하는 ㄷ자 단면 철근 배근 단계;
    상기 ㄷ자 단면 철근이 설치된 상기 벽체의 상부에 상치 콘크리트를 타설하는 상치 콘크리트 타설 단계; 및
    상기 ㄷ자 단면 철근의 상부에 크레인레일을 강결합하고 레일기초 콘크리트를 타설하여 상기 크레인 레일기초 일체형 케이슨의 일구성인 레일기초부를 시공하는 레일기초부 시공 단계;
    를 포함하는,
    크레인 레일기초 일체형 케이슨의 시공방법.

  6. 삭제
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